CN106525538A - 一种用于相似材料模拟试验的材料压实装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于相似材料模拟试验的材料压实装置及使用方法，尤其适用于采矿工程及岩土工程领域中的相似材料模拟试验。该装置由加压板，双作用液压千斤顶，双作用液压千斤顶底座，手摇式螺旋升降器，手摇式螺旋升降器底座组成。通过操纵手摇式螺旋升降器，使加压板和双作用液压千斤顶下降到试验材料上方合适的位置，操纵双作用液压千斤顶，使双作用液压千斤顶的活塞反复上下运动，带动加压板反复压实试验材料。本发明复位速度快，压力大，可以满足对试验材料反复加压的要求，对材料的压实效果好；压实范围大，压实速度快，降低了劳动强度，提高了试验效率；结构简单，实现方便，机动性高，便于操纵，制造与维修成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于相似材料模拟试验的材料压实装置及使用方法，尤其适用于采矿工程及岩土工程领域中的相似材料模拟试验。
背景技术
相似材料模拟试验是用与天然岩石（土）物理力学性质相似的人工材料，按矿山等地质条件的实际原型，科学地遵循一定比例缩小做成模型，然后在模型中进行巷道开挖、采煤工作面回采等以模拟采场活动，观察岩层的移动、变形和破坏等情况，推测现场原型中发生的情况。相似材料模拟试验凭借着清楚直观的效果，在采矿工程及岩土工程领域的科学问题研究中占有重要的地位。
目前，相似材料模拟试验在模型制作过程中，材料的压实主要采用人工反复夯实的方法完成，特别是当模型较大时，这种方法工作量大，耗时长，效率低下，而且材料压实过程中难以保证材料的密实度及平整度达到预定要求；操作人员不同时，材料的密实度有差异，会导致成型后模拟岩层的物理力学特性不能很好的与工程岩体相匹配，试验结果的可信度较低；另外，相似材料模拟试验中所使用的千斤顶只是用于在所有材料铺设完成后对其施加压力以模拟上覆岩层的重量，在相似材料模拟试验中并不能得到充分的利用。
现有技术中，针对相似材料模型制作过程中材料的压实方法，进行了一系列技术改进，例如：（1）专利申请CN105388306A公开了一种可模拟倾斜岩层的全自动相似模拟试验装置及方法，可替代人工实现相似材料模拟试验时试验材料的压实。但是，该类装置增加了千斤顶的数目，结构复杂、制造成本和维修成本偏高；压实装置虽然实现了自动化，但是压实范围有限，为了压实全部材料需要往返运动，使得压实材料的时间大大加长，难以满足材料快速压实的要求，效率较低；而且由于该装置在工作过程中需要像人工方法一样不断移动对材料进行压实，因此无法确保材料的密实度及平整度。（2）已有专利CN103728422B公开了一种用于相似模拟试验的自移式布料及振实装置，虽然可以实现试验材料的振实，但是该装置振实范围有限，需要像人工方法一样不断移动对材料进行振实，效率较低；该装置属于独立装置，其结构过于复杂，制造成本和维修成本过高，易发生故障；（3）专利申请CN105353093A公开了一种相似材料模拟试验的自动铺料装置及其使用方法，虽然也可以实现试验材料的压实，但是该装置压实范围有限，仍然需要像人工方法一样不断移动对材料进行压实，效率较低；该装置也属于独立装置，而且增加了液压缸（千斤顶）等装置，结构复杂，制造成本和维修成本偏高。
发明内容
发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明的第一个目的为一种用于相似材料模拟试验的材料压实装置，其结构简单，充分利用现有千斤顶等装置，实现方便且成本低，操作简便，压实速度快，提高了相似材料模型的平整度。本发明的第二个目的为提出一种上述的用于相似材料模拟试验的材料压实装置的使用方法，其具有操作简单、试验效率高、劳动强度低、压实效果好等特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于相似材料模拟试验的材料压实装置，其特征在于，它由加压板，双作用液压千斤顶，双作用液压千斤顶底座，手摇式螺旋升降器，手摇式螺旋升降器底座组成。其中：
所述加压板为矩形钢板，所述矩形钢板的长度和宽度均略小于相似材料模拟试验中盛放试验材料槽的长度和宽度，所述矩形钢板与所有双作用液压千斤顶活塞端头的表面均焊接在一起。
所述双作用液压千斤顶共有多个，所述双作用液压千斤顶活塞朝下，所述双作用液压千斤顶固定在双作用液压千斤顶底座上。
所述双作用液压千斤顶底座由三个矩形钢板焊接而成，一个矩形钢板位于相似材料模拟试验台中间，其尺寸要求能固定所有的双作用液压千斤顶；另外两个矩形钢板分别布置在相似材料模拟试验台的两侧，矩形钢板的一侧与设在相似材料模拟试验台中间的矩形钢板的一侧焊接在一起，矩形钢板的形状呈“回”字状，空心处穿过相似材料模拟试验台两侧的支架，在与手摇式螺旋升降器丝杠对应的部位设有与手摇式螺旋升降器丝杠相配合的内螺纹通孔。
所述手摇式螺旋升降器设在相似材料模拟试验台的两侧，所述手摇式螺旋升降器底座设有内螺纹通孔，相似材料模拟试验台底座位于相似材料模拟试验台两侧，其上方与手摇式螺旋升降器底座上的内螺纹通孔对应的位置也设有内螺纹通孔，所述内螺纹通孔通过与螺钉的配合将手摇式螺旋升降器固定在相似材料模拟试验台底座的上方。
一种上述的用于相似材料模拟试验的材料压实装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在相似材料模拟试验台盛放试验材料的槽内加入预先配置好的试验材料；
（2）操纵手摇式螺旋升降器，使加压板和双作用液压千斤顶在双作用液压千斤顶底座的带动下下降到试验材料上方合适的位置；
（3）操纵双作用液压千斤顶，使双作用液压千斤顶的活塞反复上下运动，带动加压板反复压实试验材料，不同试验材料通过调节双作用液压千斤顶油压的大小改变密实度；
（4）在一层试验材料压实完成后，操纵手摇式螺旋升降器，使加压板和双作用液压千斤顶在双作用液压千斤顶底座的带动下上升到试验材料上方合适的位置，再向盛放试验材料的槽内加入另一模拟岩层的试验材料；
（5）重复上述第三、四步，直至整个相似材料模型的压实工作全部完成。
本发明的有益效果是：
1、本发明充分利用了现有相似材料模拟试验台中的液压千斤顶，液压千斤顶为双作用液压千斤顶，复位速度快，压力大，可以满足对试验材料反复加压的要求，对材料的压实效果好；
2、本发明中加压板的长度和宽度略小于相似材料模拟试验中盛放试验材料的槽的长度和宽度，可以实现对槽内试验材料的全部加压，压实范围大，不需要像人工方法一样不断移动对材料进行压实，压实速度快，大大降低了劳动强度，提高了试验效率；
3、本发明可大幅提高相似材料模型的平整度，可以满足不同岩层对试验材料密实度的要求，增强了试验结果的可信度；
4、本发明结构简单，实现方便，机动性高，便于操纵，制造成本低，安装与拆卸方便，维修成本低。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图。
图2为本发明的侧视图。
图中：1-加压板，2-双作用液压千斤顶，3-双作用液压千斤顶底座，4-内螺纹通孔，5-手摇式螺旋升降器，6-手摇式螺旋升降器底座，7-螺钉。
具体实施方式
本发明提供了一种用于相似材料模拟试验的材料压实装置及使用方法，为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合附图与具体实施例对本发明进一步详细说明。
如图1~图2所示，一种用于相似材料模拟试验的材料压实装置，包括加压板1，双作用液压千斤顶2，双作用液压千斤顶底座3，手摇式螺旋升降器5，手摇式螺旋升降器底座6。
所述加压板1为矩形钢板，所述矩形钢板的长度和宽度均略小于相似材料模拟试验中盛放试验材料槽的长度和宽度，所述矩形钢板与所有双作用液压千斤顶1活塞端头的表面均焊接在一起。
所述双作用液压千斤顶2共有多个，所述双作用液压千斤顶2活塞朝下，所述双作用液压千斤顶2固定在双作用液压千斤顶底座上3。
所述双作用液压千斤顶底座3由三个矩形钢板焊接而成，一个矩形钢板位于相似材料模拟试验台中间，其尺寸要求能固定所有的双作用液压千斤顶2；另外两个矩形钢板分别布置在相似材料模拟试验台的两侧，矩形钢板的一侧与设在相似材料模拟试验台中间的矩形钢板的一侧焊接在一起，矩形钢板的形状呈“回”字状，空心处穿过相似材料模拟试验台两侧的支架，在与手摇式螺旋升降器5丝杠对应的部位设有与手摇式螺旋升降器5丝杠相配合的内螺纹通孔4。
所述手摇式螺旋升降器5设在相似材料模拟试验台的两侧，所述手摇式螺旋升降器底座6设有内螺纹通孔，相似材料模拟试验台底座位于相似材料模拟试验台两侧，其上方与手摇式螺旋升降器底座6上的内螺纹通孔对应的位置也设有内螺纹通孔，所述内螺纹通孔通过与螺钉7的配合将手摇式螺旋升降器5固定在相似材料模拟试验台底座的上方。
一种上述的用于相似材料模拟试验的材料压实装置的使用方法，包括以下步骤：
（1）在相似材料模拟试验台盛放试验材料槽内加入预先配置好的试验材料；
（2）操纵手摇式螺旋升降器5，使加压板1和双作用液压千斤顶2在双作用液压千斤顶底座3的带动下下降到试验材料上方合适的位置；
（3）操纵双作用液压千斤顶2，使双作用液压千斤顶2的活塞反复上下运动，带动加压板1反复压实试验材料，不同试验材料通过调节双作用液压千斤顶2油压的大小改变密实度；
（4）在一层试验材料压实完成后，操纵手摇式螺旋升降器5，使加压板1和双作用液压千斤顶2在双作用液压千斤顶底座3的带动下上升到试验材料上方合适的位置，再向盛放试验材料的槽内加入另一模拟岩层的试验材料；
（5）重复上述第三、四步，直至整个相似材料模型的压实工作全部完成。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种用于相似材料模拟试验的材料压实装置，其特征在于，它由加压板，双作用液压千斤顶，双作用液压千斤顶底座，手摇式螺旋升降器，手摇式螺旋升降器底座组成；
所述加压板为矩形钢板，所述矩形钢板的长度和宽度均略小于相似材料模拟试验中盛放试验材料槽的长度和宽度，所述矩形钢板与所有双作用液压千斤顶活塞端头的表面均焊接在一起；
所述双作用液压千斤顶共有多个，所述双作用液压千斤顶活塞朝下，所述双作用液压千斤顶固定在双作用液压千斤顶底座上；
所述双作用液压千斤顶底座由三个矩形钢板焊接而成，一个矩形钢板位于相似材料模拟试验台中间，其尺寸要求能固定所有的双作用液压千斤顶；另外两个矩形钢板分别布置在相似材料模拟试验台的两侧，矩形钢板的一侧与设在相似材料模拟试验台中间的矩形钢板的一侧焊接在一起，矩形钢板的形状呈“回”字状，空心处穿过相似材料模拟试验台两侧的支架，在与手摇式螺旋升降器丝杠对应的部位设有与手摇式螺旋升降器丝杠相配合的内螺纹通孔；
所述手摇式螺旋升降器设在相似材料模拟试验台的两侧，所述手摇式螺旋升降器底座设有内螺纹通孔，位于相似材料模拟试验台两侧的相似材料模拟试验台底座上方与手摇式螺旋升降器底座上的内螺纹通孔对应的位置也设有内螺纹通孔，所述内螺纹通孔通过与螺钉的配合将手摇式螺旋升降器固定在相似材料模拟试验台底座的上方。
2.一种如权利要求1所述的用于相似材料模拟试验的材料压实装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在相似材料模拟试验台盛放试验材料槽内加入预先配置好的试验材料；
（2）操纵手摇式螺旋升降器，使加压板和双作用液压千斤顶在双作用液压千斤顶底座的带动下下降到试验材料上方合适的位置；
（3）操纵双作用液压千斤顶，使双作用液压千斤顶的活塞反复上下运动，带动加压板反复压实试验材料，不同试验材料通过调节双作用液压千斤顶油压的大小改变密实度；
（4）在一层试验材料压实完成后，操纵手摇式螺旋升降器，使加压板和双作用液压千斤顶在双作用液压千斤顶底座的带动下上升到试验材料上方合适的位置，再向盛放试验材料的槽内加入另一模拟岩层的试验材料；
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| CN109291216A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-02-01 | 河南理工大学 | 一种用于相似材料模拟试验的自动铺装装置及其使用方法 |
| CN109883842A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-06-14 | 河北工程大学 | 一种矸石充填系统模拟试验台及矸石充填模拟方法 |
| CN115096677A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-23 | 北京低碳清洁能源研究院 | 一种采矿岩土三维相似模拟智能铺设系统及方法 |
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